JP6424780B2 - Dynamic quantity sensor - Google Patents
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Description
本発明は、圧力等の力学量に応じて変位する薄肉部を有する力学量センサに関する。 The present invention relates to a mechanical quantity sensor having a thin portion which is displaced according to a mechanical quantity such as pressure.
従来より、この種の力学量センサとして、次のような圧力センサが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, the following pressure sensors have been proposed as this type of dynamic quantity sensor (see, for example, Patent Document 1).
具体的には、この圧力センサは、第1基板に第2基板が接合されている。そして、第1基板においては、第2基板と接合される一面と反対側の他面から当該一面側に薄肉部を構成する凹部が形成され、薄肉部に圧力に応じて抵抗値が変化するゲージ抵抗が形成されている。 Specifically, in the pressure sensor, the second substrate is bonded to the first substrate. Then, in the first substrate, a concave portion forming a thin portion is formed on the one surface side from the other surface opposite to the one surface to be bonded to the second substrate, and a gauge in which the resistance value changes according to the pressure in the thin portion A resistance is formed.
また、第2基板においては、第1基板の一面と接合される一面のうち凹部と対向する部分に、窪み部が形成されている。この窪み部は、第1基板との間に封止空間としての基準圧力室を構成するものであり、当該基準圧力室にゲージ抵抗を封止している。 Further, in the second substrate, a recess is formed in a portion of the one surface to be bonded to one surface of the first substrate facing the recess. The recessed portion constitutes a reference pressure chamber as a sealed space with the first substrate, and a gauge resistance is sealed in the reference pressure chamber.
このような圧力センサは、第1基板における薄肉部が、圧力に応じて変位するダイアフラムとして構成される。そして、当該薄肉部に圧力が印加されると、薄肉部が変位してゲージ抵抗の抵抗値が変化するため、抵抗値に応じた電気信号がセンサ信号として出力される。 In such a pressure sensor, the thin-walled portion of the first substrate is configured as a diaphragm that is displaced according to the pressure. Then, when pressure is applied to the thin-walled portion, the thin-walled portion is displaced and the resistance value of the gauge resistance changes, so that an electrical signal corresponding to the resistance value is output as a sensor signal.
このような圧力センサは、第1基板に凹部およびゲージ抵抗を形成すると共に第2基板に窪み部を形成した後、第1基板と第2基板とを貼り合わせることにより製造される。 Such a pressure sensor is manufactured by forming a recess and a gauge resistor in the first substrate and forming a recess in the second substrate, and then bonding the first substrate and the second substrate together.
しかしながら、上記圧力センサでは、第2基板における窪み部のところの薄肉部分が、封止空間内の圧力や両基板の貼り合わせ時の成形圧力、あるいは、センサを測定部材に組み付けるときに印加される圧力等により、基板厚さ方向に変形しやすく、ダメージを受けやすい。 However, in the pressure sensor, the thin portion at the depressed portion in the second substrate is applied when the pressure in the sealing space, the molding pressure at the time of bonding the two substrates, or when assembling the sensor to the measuring member It is easily deformed in the thickness direction of the substrate due to pressure or the like, and is easily damaged.
そのため、この第2基板における窪み部による薄肉部分の機械的強度の向上が要望される。ここで、単純には、第2基板における窪み部による薄肉部分を厚くするために、第2基板全体を厚いものとすればよい。しかし、この場合、圧力センサにおける第2基板の厚さ方向への体格が大型化することとなり、好ましくない。 Therefore, it is required to improve the mechanical strength of the thin-walled portion due to the depression in the second substrate. Here, simply, in order to thicken the thin portion of the second substrate due to the depression portion, the entire second substrate may be thick. However, in this case, the physical size in the thickness direction of the second substrate in the pressure sensor is increased, which is not preferable.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、薄肉部を有する第1基板と薄肉部に対応した部位に窪み部を有する第2基板とを貼り合わせてなる圧力センサにおいて、第2基板を厚くすることなく、第2基板における窪み部による薄肉部分の機械的強度を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a pressure sensor in which a first substrate having a thin portion and a second substrate having a recess portion at a portion corresponding to the thin portion are bonded to each other. It is an object of the present invention to improve the mechanical strength of the thin-walled portion of the second substrate due to the depression without thickening the second substrate.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、一面(10a)および一面と反対側の他面(10b)を有し、一面側に薄肉部(15a)を構成する凹部(15)が他面側に形成されている第1基板(10)と、第1基板の一面と接合される一面(20a)を有し、一面のうち凹部と対向する部分に、第1基板との間に封止空間(30)を構成する窪み部(20c)が形成された第2基板(20)と、を備え、
窪み部の底部には、第2基板における窪み部による薄肉部分が第2基板の厚さ方向へ変形するのを抑制するための梁(40)が、設けられていることを特徴とする力学量センサが提供される。
In order to achieve the above object, in the invention according to
At the bottom of the recess, a beam (40) is provided to suppress deformation of the thin portion of the second substrate due to the recess in the thickness direction of the second substrate. A sensor is provided.
それによれば、第2基板における窪み部による薄肉部分を厚くしなくても、当該薄肉部分は、梁によって厚さ方向への変形を抑制されるから、第2基板を厚くすることが不要となる。よって、本発明によれば、第2基板を厚くすることなく、第2基板における窪み部による薄肉部分の機械的強度を向上させることができる。 According to this, even if the thin-walled portion of the second substrate is not thickened, deformation of the thin-walled portion in the thickness direction is suppressed by the beam, so it is not necessary to thicken the second substrate. . Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the mechanical strength of the thin portion of the second substrate due to the recess without thickening the second substrate.
ここで、請求項2に記載の発明のように、請求項1に記載の力学量センサにおいては、さらに、窪み部の底部には、第1基板における薄肉部の第1基板の厚さ方向への過大な変形を抑制するストッパとしての突起(50)が設けられていることが好ましい。
Here, as in the invention described in claim 2, in the dynamic quantity sensor according to
それによれば、圧力印加等により第1基板の薄肉部が、第2基板側に向かって厚さ方向に変形したとき、当該薄肉部が突起に当たって過大な変形が止められるため、当該薄肉部のダメージも防止しやすくなる。 According to this, when the thin portion of the first substrate is deformed in the thickness direction toward the second substrate due to pressure application or the like, the thin portion is abutted against the protrusion and excessive deformation is stopped, so damage to the thin portion It is also easier to prevent.
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the parenthesis of each means described in the claim and this column is an example which shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described based on the drawings. In the drawings, the same reference numerals are given to the same or equivalent parts in the drawings in order to simplify the description.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態にかかる力学量センサついて、図1、図2を参照して述べる。本実施形態では、力学量センサを、たとえば自動車などの車両に搭載され、車両用の各種電子装置を駆動するための圧力センサとして適用したものとして述べる。
First Embodiment
A dynamic quantity sensor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In the present embodiment, it is assumed that the dynamic quantity sensor is mounted on a vehicle such as an automobile, for example, and is applied as a pressure sensor for driving various electronic devices for the vehicle.
図1に示されるように、本実施形態の圧力センサは、センサ基板としての第1基板10に、キャップとしての第2基板20が接合された構成とされている。
As shown in FIG. 1, in the pressure sensor of the present embodiment, a
第1基板10は、支持基板11、絶縁膜12、半導体層13が順に積層され、矩形板状とされたSOI(Silicon on Insulator)基板14を用いて構成されている。そして、半導体層13のうち絶縁膜12側と反対側の面が第1基板10の一面10aとされ、支持基板11のうち絶縁膜12側と反対側の面が第1基板10の他面10bとされている。
The
なお、本実施形態では、SOI基板14が第1基板10を構成する半導体基板に相当している。また、支持基板11および半導体層13としてシリコン基板が用いられ、絶縁膜12として酸化膜(SiO2)等が用いられる。この第1基板10には、他面10b側に凹部15が形成されることにより、この凹部15の底部として一面10a側に薄肉部15aが構成されている。
In the present embodiment, the
具体的に、支持基板11には、一端部側(図1中、紙面右側の端部側)に絶縁膜12に達する断面矩形状の凹部15が形成されて薄肉部15aが構成されている。本実施形態では、この薄肉部15aは、凹部15の底面となる絶縁膜12および半導体層13で構成されている。
Specifically, a
なお、本実施形態では、凹部15の底面すなわち薄肉部15aは、平面形状が矩形状とされている。そして、薄肉部15aのうち半導体層13には、センシングを行うセンシング素子として、圧力によって抵抗値が変化するゲージ抵抗16が形成されている。このゲージ抵抗16は、拡散抵抗等よりなる。
In the present embodiment, the bottom surface of the
そして、半導体層13には、薄肉部15aよりも他端部側(図1中、紙面左側の端部側)に配線層17が形成されている。この配線層17は、半導体層13内を適宜引き回されることにより、図1とは異なる別断面において、各ゲージ抵抗16の接続点と電気的に接続されている。
Then, in the
第2基板20は、一面21aおよび他面21bを有するシリコン基板21と、シリコン基板21の一面21aに形成され、シリコン基板21および半導体層13と異なる熱膨張係数を有する絶縁膜22と、シリコン基板21の他面21bに形成された絶縁膜23とを有している。そして、シリコン基板21の一面21a側の絶縁膜22が、第1基板10の一面10aを構成する半導体層13と接合されている。
The
また、これらシリコン基板21の一面21aに形成された絶縁膜22と、シリコン基板21の他面21bに形成された絶縁膜23とは、酸化膜(SiO2)等の絶縁材料で構成されている。
The
なお、本実施形態では、シリコン基板21の一面21a側の絶縁膜22のうちシリコン基板21側と反対側の面が、第2基板20の一面20aとされ、シリコン基板21の他面21b側の絶縁膜23のうちシリコン基板21側と反対側の面が、第2基板20の他面20bとされている。
In the present embodiment, the surface of the
また、本実施形態では、第2基板20において、シリコン基板21が、第1基板10と対向する一面21aを有する基板に相当し、一面20a側の絶縁膜22が、接合部材に相当している。
Further, in the present embodiment, in the
そして、第2基板20においては、シリコン基板21のうち第1基板10の薄肉部15aと対向する部分に、窪み部20cが形成されている。この窪み部20cは、シリコン基板21の一面21c側をエッチングする等により形成されている。この窪み部20cについては、図2も参照して、後で詳しく述べることとする。
In the
これにより、第1基板10と第2基板20との間には、基準圧力室30が構成されている。この基準圧力室30は、第1基板10と窪み部20cとの間の空間によってゲージ抵抗16を封止する封止空間に相当する。たとえば、第1基板10と第2基板20とを、真空条件下で接合する場合、基準圧力室30は真空圧とされる。
Thus, a
また、図1に示されるように、第2基板20には、第2基板20の一面20aから当該一面とは反対側の他面20bまで貫通する、つまり、第2基板20を厚さ方向に貫通する複数の貫通電極部24が形成されている。
In addition, as shown in FIG. 1, the
具体的には、各貫通電極部24は、シリコン基板21および絶縁膜22、23を貫通して配線層17を露出させる貫通孔24aを備えている。そして、各貫通電極部24は、この貫通孔24aと、貫通孔24aの壁面に形成された絶縁膜24bと、この絶縁膜24b上に形成され且つ配線層17と電気的に接続された貫通電極24cとを備えて形成されている。
Specifically, each through
そして、貫通電極24cと接続されて絶縁膜23上に配置された部分がワイヤ等を介して外部回路と電気的に接続されるパッド部24dとされている。なお、この貫通電極部24において、絶縁膜24bとしては、例えば、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)等が用いられ、貫通電極24cおよびパッド部24dとしては、例えば、アルミニウム等が用いられる。
A portion connected to the through
ここで、第2基板20の窪み部20cについて、図1に加えて図2も参照して、さらに述べることとする。なお、図2および後述する図4、図5には、参照として、第1基板10の薄肉部15aの外形、つまり凹部15の底部の外形を破線にて示してある。
Here, the
図1、図2に示されるように、窪み部20cの底部には、梁40が設けられている。図2に示される例では、梁40は、窪み部20cの底部の周辺部にて当該底部より突出し、矩形枠状に配置された凸部分として、構成されている。そして、ここでは、梁40は、矩形状をなす窪み部20cの底部の各辺に沿った矩形枠状とされている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
この梁40により、第2基板20における窪み部20cによる薄肉部分が第2基板20の厚さ方向へ変形することが抑制されている。さらに言えば、この梁40は、第2基板20における窪み部20cによる薄肉部分について、厚さ方向に加わる圧力に対する機械的強度を向上させる補強部として、構成されている。
The
また、本実施形態では、図1、図2に示されるように、さらに、窪み部20cの底部には、梁40とは別体に、ストッパとしての突起50が設けられている。図2に示される例では、突起50は、窪み部20cの底部のうち第1基板10の薄肉部15aの中央部に対応する部位に設けられている。そして、上記のように、梁40は、窪み部20cの底部のうち突起50の周辺側に設けられた形とされている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, a
この突起50も、窪み部20cの底部より突出するものであり、第1基板10における薄肉部15aが第1基板10の厚さ方向にて第2基板20側へ変形したときに、その過大な変形を抑制するストッパとして機能するものである。具体的には、薄肉部15aが過大な変形を行ったとき、薄肉部15aが突起50に当たって、それ以上変形しないようになっている。
The
さらに言えば、薄肉部15aが過大な変形を行ったときに、最初に当たるのは突起50であり、梁40に当たることは抑制される。そのため、突出高さについて言えば、突起50と梁40とは同等であるか、もしくは、突起50の方が梁40よりも大きい方が望ましいと言える。
Furthermore, when the thin-
このような梁40および突起50は、第2基板20の一面20aにて窪み部20cを形成するとき、第2基板20の半導体部分すなわちシリコン基板21をエッチングする等により、窪み部20cとともに形成される。窪み部20cをエッチングする場合、たとえば、窪み部20cのうち梁40や突起50の部分をそれ以外の部分に対して、エッチング深さを選択的に変えてやればよい。
Such a
また、上述したが、第1基板10の薄肉部15aには、センシング素子としてのゲージ抵抗16が設けられている。そして、配線層17は、図1に示されるように、第1基板10の一面10a側すなわち半導体層13にて、ゲージ抵抗16と電気的に接続されて薄肉部15aから薄肉部15a以外の部位へ延びるものとされている。
Also, as described above, the
また、上述したが、図1に示されるように、貫通電極部24は、第2基板20のうち窪み部20c以外の部位に設けられ、第2基板20の一面20aから他面20bまで貫通して配線層17と電気的に接続されている。ここで、図1に示されるように、貫通電極部24は、第2基板20の他面20bから一面20aに向かって径が小さくなる円錐形をなすものとされている。
Also, as described above, as shown in FIG. 1, the through
そして、このような圧力センサは、第1基板10における薄肉部15aが、圧力に応じて変位するダイアフラムとして構成される。そして、第1基板10の他面10b側から、この薄肉部15aに圧力が印加されると、薄肉部15aが変位してゲージ抵抗16の抵抗値が変化するため、抵抗値に応じた電気信号がセンサ信号として出力される。
In such a pressure sensor, the
このような圧力センサは、上記特許文献1等に示される従来のものと同様にして製造される。具体的には、第1基板10にエッチングにより凹部15を形成するとともに、半導体プロセスによりゲージ抵抗16や配線層17等を形成する。
Such a pressure sensor is manufactured similarly to the conventional one shown in the above-mentioned
一方で、第2基板20にエッチングにより窪み部20c、梁40、突起50を形成するとともに、半導体プロセスにより貫通電極部24等を形成する。そして、第1基板10と第2基板20とを貼り合わせる。これにより、圧力センサが製造される。
On the other hand, while forming the recessed
ところで、本実施形態によれば、第2基板20における窪み部20cによる薄肉部分を厚くしなくても、当該薄肉部分は、梁40によって厚さ方向への変形を抑制されるから、第2基板20を厚くすることが不要となる。よって、本実施形態によれば、第2基板20を厚くすることなく、第2基板20における窪み部20cによる薄肉部分の機械的強度を向上させることができる。
By the way, according to the present embodiment, even if the thin portion by the
また、本実施形態によれば、さらに、窪み部20cの底部には、ストッパとしての突起50が設けられている。そのため、圧力印加等により第1基板10の薄肉部15aが、第2基板20側に向かって厚さ方向に変形したとき、薄肉部15aが突起50に当たって過大な変形が止められるから、薄肉部15aのダメージも防止しやすくなる。
Further, according to the present embodiment, a
また、本実施形態によれば、窪み部20cの底部において、突起50は、第1基板10の薄肉部15aの中央部に対応する部位に設けられ、梁は、突起50の周辺側に設けられている。
Further, according to the present embodiment, the
第1基板10の薄肉部15aにおいては、圧力印加等によって厚さ方向に最大変位しやすいのは、中央部である。そのため、上記のように突起50を薄肉部15aの中央部に対向させれば、薄肉部15aのうちで最大変位しやすい中央部にて過大な変形を止めることができ、薄肉部15aのダメージ防止の点で望ましい。
In the
また、上述したように、第2基板20における窪み部20cによる薄肉部分は、厚くしなくても、梁40によって厚さ方向への変形を抑制されるから、第2基板20を厚くすることが不要となり、むしろ、梁40の効果により、第2基板20全体を薄くすることも可能である。
Further, as described above, even if the thin portion of the
そうすると、この場合、第1基板10と第2基板20とを合わせた厚さ方向、つまり、第1基板10と第2基板20の積層方向へのセンサ体格を小型化することができる。
Then, in this case, it is possible to reduce the size of the sensor in the thickness direction in which the
また、図3に示されるように、第2基板20全体の厚さを厚さT1から厚さT2へと薄くした場合、円錐形の貫通電極部24において第2基板20の他面20bに位置する部分の径を、径D1から径D2まで小さくできる。
Further, as shown in FIG. 3, when the entire thickness of the
つまり、第2基板20全体を薄くした場合、第2基板20の他面20b側から視て、貫通電極部24の平面サイズを小さくすることができ、第2基板20の他面20bにおける貫通電極部24の占有スペースを低減できるという利点もある。
That is, when the entire
ここで、図4、図5を参照して、窪み部20cの底部における梁40および突起50の変形例について述べておく。図4、図5ともに、窪み部20cの底部において、突起50は、第1基板10の薄肉部15aの中央部に対応する部位に設けられ、梁は、突起50の周辺側に設けられている。
Here, with reference to FIG. 4, FIG. 5, the modification of the
ここで、図4に示される第1の変形例では、梁40は矩形枠状に配置された凸部分として、構成されているが、上記図2のものに比べて、本例の梁40は、突起50を中心に45°程度、回転した位置とされている。また、図5に示される第2の変形例では、梁40は、矩形状をなす窪み部20cの底部の対向する2辺に沿った2本の棒状のものとされている。
Here, in the first modified example shown in FIG. 4, the
これら、図4、図5の例によっても、上記した本実施形態における梁40および突起50の効果が発揮される。なお、突起50については、第1基板10の薄肉部15aの中央部に対応した位置に設けられているが、突起50は、1個ではなく複数個の集合体よりなるものであってもよい。
The effects of the
さらに言えば、梁40および突起50の配置位置や形状、個数については、これら変形例に限定されるものではなく、上記した本実施形態の効果を奏するものであれば、適宜、設計変更可能であることはもちろんである。ただし、いずれにせよ、突起50は、第1基板10の薄肉部15aの中央部に対応する部位に設けられた方が望ましいことは、上述のとおりである。
Furthermore, the arrangement position, the shape, and the number of the
また、上記図2、図4、図5では、第2基板20の窪み部20cの平面サイズが第1基板10の薄肉部15aの平面サイズよりも一回り大きいものであった。しかし、第1基板10の薄肉部15aの平面サイズが第2基板20の窪み部20cの平面サイズと同等か、それよりも一回り大きいものであってもよい。
Further, in FIGS. 2, 4 and 5, the planar size of the
(第2実施形態)
図6、図7を参照して、本発明の第2実施形態について、上記第1実施形態との相違点を中心に述べることとする。上記第1実施形態では、上記図1、図2に示したように、窪み部20cの底部には、梁40とは別体に、突起50が設けられていた。
Second Embodiment
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7, focusing on differences from the first embodiment. In the first embodiment, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
これに対して、図6、図7に示されるように、本実施形態では、梁40と突起50とは、窪み部20cの底面(つまり底部)より突出する連続した一体の部材として形成されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 6 and 7, in the present embodiment, the
図6に示される第1の例では、この一体の部材は、4個の先端部が矩形状の窪み部20cの底部の各辺に位置する十字形状のパターンをなしている。また、図7に示される第2の例では、この一体の部材は、4個の先端部が矩形状の窪み部20cの各隅部に位置する十字形状のパターンをなしている。
In the first example shown in FIG. 6, this integral member has a cruciform pattern in which four tips are located on each side of the bottom of the
そして、各例における十字形状のパターンをなす一体の部材において、薄肉部15aの中央部に対応した部位に位置する十字の交差部が突起50を構成し、当該交差部から延びる棒状の部分が梁40を構成している。つまり、梁40の一部が突起50を兼用した構成を実現しているともいえる。
Then, in an integral member forming a cross-shaped pattern in each example, the cross portion of the cross located at the portion corresponding to the central portion of the
(他の実施形態)
なお、第2基板20を厚くすることなく、第2基板20における窪み部20cによる薄肉部分の機械的強度を向上させるという効果を発揮するためには、少なくとも梁40だけあればよく、突起50は無い構成であってもよい。
(Other embodiments)
In order to exert the effect of improving the mechanical strength of the thin portion of the
また、梁40や突起50は、第2基板20のシリコン基板21自身のエッチングによりシリコン基板21よりなるものとして形成されることに限定するものではなく、シリコン基板21とは別材質にて形成されたものであってもよい。たとえば、窪み部20cの底部に別途、樹脂膜やシリコン酸化膜、シリコン窒化膜等の絶縁膜を選択的に形成することにより、これを梁40や突起50として構成するようにしてもよい。
The
また、上記各実施形態では、第1基板10の薄肉部15aを、圧力検出を行うダイアフラムとして構成されたものとすることで、力学量センサとしての圧力センサが構成されていた。しかし、力学量センサとしては圧力センサに限定されるものではなく、加速度センサ等であってもよい。この場合、たとえば、第1基板10の薄肉部15aを、センシング素子としての可動電極や固定電極等を構成する櫛歯構造体がパターニング形成されたものとすればよい。
In each of the above embodiments, the
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能であり、また、上記各実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。 Moreover, this invention is not limited to above-described embodiment, In the range described in the claim, it can change suitably. Moreover, said each embodiment is not mutually unrelated and can be combined suitably unless the combination is obviously impossible, and said each embodiment is limited to said example of illustration. Absent. Further, in each of the above-described embodiments, it is needless to say that the elements constituting the embodiment are not necessarily essential except when clearly indicated as being essential and when it is considered to be obviously essential in principle. Yes. Further, in the above embodiments, when numerical values such as the number, numerical value, amount, range, etc. of constituent elements of the embodiment are mentioned, it is clearly indicated that they are particularly essential and clearly limited to a specific number in principle. It is not limited to the specific number except when it is done. Further, in the above embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of the component etc., unless otherwise specified or in principle when limited to a specific shape, positional relationship, etc., the shape, etc. It is not limited to the positional relationship and the like.
10 第1基板
10a 第1基板の一面
10b 第1基板の他面
15 凹部
15a 薄肉部
20 第2基板
20a 第2基板の一面
20c 窪み部
30 封止空間
40 梁
10
Claims (7)
前記第1基板の一面と接合される一面(20a)を有し、前記一面のうち前記凹部と対向する部分に、前記第1基板との間に封止空間(30)を構成する窪み部(20c)が形成された第2基板(20)と、を備え、
前記窪み部の底部には、前記第2基板における前記窪み部による薄肉部分が前記第2基板の厚さ方向へ変形するのを抑制するための梁(40)が、設けられている力学量センサ。 A first substrate (one surface (10a) and the other surface (10b) opposite to the one surface, and a recess (15) forming the thin portion (15a) on the one surface is formed on the other surface 10) and
A recessed portion having a surface (20a) to be bonded to one surface of the first substrate, and forming a sealed space (30) between the first substrate and a portion facing the recess in the one surface (20a) 20c) and a second substrate (20) formed thereon,
A mechanical quantity sensor provided with a beam (40) for suppressing deformation of a thin portion of the second substrate due to the recess in the thickness direction of the second substrate at the bottom of the recess .
前記梁は、前記窪み部の底部のうち前記突起の周辺側に設けられている請求項2に記載の力学量センサ。 The protrusion is provided at a position corresponding to a central portion of the thin-walled portion of the first substrate in a bottom portion of the recessed portion,
The mechanical quantity sensor according to claim 2, wherein the beam is provided on a peripheral side of the protrusion in a bottom portion of the recessed portion.
前記第1基板の一面側には、前記センシング素子と電気的に接続されて前記薄肉部から前記薄肉部以外の部位へ延びる配線層(17)が設けられており、
前記第2基板のうち前記窪み部以外の部位には、前記第2基板の一面から当該一面とは反対側の他面(20b)まで貫通し前記配線層と電気的に接続された貫通電極部(24)が設けられており、
前記貫通電極部は、前記第2基板の他面から前記第2基板の一面に向かって径が小さくなる円錐形をなすものである請求項1ないし4のいずれか1つに記載の力学量センサ。 The thin portion is provided with a sensing element (16) for sensing.
A wiring layer (17) electrically connected to the sensing element and extending from the thin portion to a portion other than the thin portion is provided on one surface side of the first substrate,
A penetrating electrode portion which penetrates from one surface of the second substrate to the other surface (20b) opposite to the one surface and electrically connected to the wiring layer in a portion other than the recessed portion in the second substrate (24) is provided,
The dynamic quantity sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the through electrode portion has a conical shape whose diameter decreases from the other surface of the second substrate toward one surface of the second substrate. .
前記第2基板を構成する前記基板(21)の一面(21a)に形成され、前記第2基板を構成する前記基板(21)および前記第1基板と熱膨張係数の異なる材料で構成された接合部材(22)と、を有し、
前記接合部材が前記第1基板の一面と接合されたものであり、
前記窪み部は、前記第2基板を構成する前記基板(21)に形成されている請求項1ないし5のいずれか1つに記載の力学量センサ。 The second substrate is a substrate (21) having a surface (21a) facing the first substrate;
The second is formed on one surface of the substrate constituting the substrate (21) (21a), the second said substrate (21) constituting the substrate and the first joint made of a different material substrate and the thermal expansion coefficient A member (22), and
The bonding member is bonded to one surface of the first substrate,
The dynamic quantity sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the recess is formed in the substrate (21) constituting the second substrate .
前記凹部は、前記支持基板のうち前記絶縁膜と反対側の面から前記絶縁膜に達するまで形成され、
前記薄肉部は、前記凹部の底面を構成する前記絶縁膜および前記半導体層にて構成されている請求項1ないし6のいずれか1つに記載の力学量センサ。 The first substrate is a semiconductor substrate in which a support substrate (11), an insulating film (12), and a semiconductor layer (13) are sequentially stacked.
The recess is formed from the surface of the support substrate opposite to the insulating film to the insulating film,
The dynamic quantity sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein the thin portion is constituted by the insulating film and the semiconductor layer which constitute a bottom surface of the recess.
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